DE4137547A1 - Durchlaufofen zum erwaermen von duennbrammen - Google Patents
Durchlaufofen zum erwaermen von duennbrammenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlaufofen zur Erwärmung von Dünn
brammen bei der Herstellung von Warmbreitband aus dünnen Brammen.
Anwendungsgebiet der Erfindung sind metallurgische Betriebe, in
denen die Herstellung von Warmbreitband, ausgehend vom erschmolze
nen Stahl, in unmittelbarer Folge der Verfahrensstufen Vergießen
des flüssigen Stahls zu dünnen Brammen, Erwärmung der Dünnbrammen
in einem Durchlaufofen und Walzen der Dünnbrammen auf einer Fertig
staffel mit sich anschließender Abkühlung bis zum Aufhaspeln des
Warmbreitbandes, abläuft.
Durchlauföfen zur Erwärmung von Dünnbrammen bei der Herstellung
von Warmbreitband aus dünnen Brammen sind bekannt. Der derzeitige
Entwicklungsstand basiert auf den Verfahrensschritten Gießen eines
Stranges mit anschließender Abkühlung - Schneiden auf Dünnbrammen
länge - Erwärmung der Dünnbrammen in einem Durchlaufofen - Entzun
dern der Dünnbrammenoberfläche - Walzen zu Warmbreitband auf einer
Fertigstaffel - Abkühlung des Warmbandes - Aufhaspeln des Warmban
des. Dabei ergibt sich als ein wesentliches Problem, den Produk
tionsablauf zwischen Gieß- und Walzprozeß zu synchronisieren und
die spezifische Leistungsfähigkeit der beiden Prozesse hinsichtlich
maximaler Produktivität des Gesamtverfahrens in Übereinstimmung zu
bringen.
Die Einlaufgeschwindigkeit der Brammen in das erste Gerüst der ver
wendeten herkömmlichen Walzstaffeln ist wesentlich höher als die zu
realisierende Gießgeschwindigkeit beim Stranggießen der Dünnbrammen.
Deshalb hat der zwischen Gießanlage und Walzstaffel angeordnete
Durchlaufofen neben Erwärmung der Brammen eine Speicherfunktion zu
erfüllen. Diese Speicherfunktion gewährleistet das kontinuierli
che Gießen auch bei Stillständen, insbesondere zum zyklischen Wal
zenwechsel in der Walzstaffel sowie die bessere Ausnutzung der
Walzkapazität der Walzstraße durch Gießen der Brammen z. B. auf zwei
Strängen.
Der hierfür üblicherweise verwendete Durchlaufofen besteht aus zwei
parallelen Ofensektionen (Einlaufteile), in welche die Brammen beim
Gießen auf den beiden Gießsträngen nach ihrer Trennung vom Strang
jeweils einlaufen. Daran schließt sich im technologischen Fluß der
Brammen eine quer zur Bewegung der Brammen durch die Ofensektionen
verfahrbare Ofensektion (Fähre) an, um die Brammen von dem nicht in
der Walzachse liegenden Einlaufteil in die Walzachse zu verfahren,
wo sie von einer weiteren Ofensektion (Halteteil) zum Abwalzen auf
genommen werden. Die Länge von Fähre und Halteteil wird dabei von
der im Produktionsregime der Anlage vorgesehenen längsten Bramme
bestimmt, bei welcher eine stabile Funktion des Ofens, insbesondere
der Fähre, gewährleistet ist. Kennzeichen dieser Auslegung ist eine
maximale Verfügbarkeit der Fähre zum Verfahren der Brammen.
Die Zielstellung, eine Unterbrechung des Gießprozesses infolge
Nichtverfügbarkeit der Walzstraße möglichst zu vermeiden, orien
tiert auf eine große Speicherfähigkeit und damit große Gesamtbau
länge des Durchlaufofens. Bei fixierter maximaler Länge der Bram
men ergeben sich dadurch möglichst lange Einlaufteile. Dies stei
gert sowohl die Investitions- als auch die späteren Betriebskosten
des Ofens. Eine Verkürzung des Durchlaufofens führt andererseits
dazu, daß bereits kürzere Stillstände der Walzstraße den Abbruch
des Gießbetriebes bewirken. Damit sinkt aber die Produktivität
der Gesamtanlage zum Dünnbrammengießwalzen. Außerdem steigen zu
sätzlich die Betriebskosten im Bereich der Gießanlage infolge
des zusätzlich erforderlichen Neurüstens der Anlage zum Angießen
der Stränge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlaufofen zum
Erwärmen von dünnen Brammen für eine mehrsträngige Dünnbrammengieß
walzanlage zu entwickeln, welcher durch spezifische Strukturierung
der Ofensektionen zur Senkung der Produktionskosten führt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Durchlauf
ofen zum Erwärmen von Dünnbrammen angewendet wird, der aus minde
stens zwei parallelen Ofensektionen (Einlaufteile) besteht, in wel
che die Brammen beim Gießen auf mindestens zwei Gießsträngen nach
ihrer Trennung vom Strang jeweils einlaufen, daran im technologi
schen Fluß der Brammen angeordnet, mindestens eine quer zur Bewe
gung der Brammen durch die Ofensektionen verfahrbare Ofensektion
(Fähre), um die Brammen erforderlichenfalls in die Bewegungsachse
der Walzstraße zu verfahren und daran im technologischen Fluß der
Brammen angeordnet, eine auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit
der nachgeordneten Walzstraße befindliche Ofensektion (Halteteil)
zur Aufnahme der Brammen beim Abwalzen in der Walzstraße, wobei die
die Länge des verkürzten Halteteils kleiner als die maximale Länge
der mit der Fähre quer zu ihrer Bewegungsrichtung durch die Ofensek
tionen verfahrbaren Bramme ist. Die erforderliche Mindestlänge des
Halteteils wird durch das Zusammenwirken verschiedener Einflußgrö
ßen vom Lay-out des Ofens und der Walzstraße sowie Prozeßparametern
des Walzprozesses bestimmt.
Zur Gewährleistung der maximalen Produktivität der Walzstraße muß
der Durchlaufofen so ausgelegt sein, daß selbst unter den ungün
stigsten Prozeßbedingungen in der Walzstraße hinsichtlich der Pro
zeßlogistik bei Ende jedes Walztaktes die nächste Bramme zum Abwal
zen am Ofenausgang bereitsteht. Dadurch wird eine kontinuierliche
Brammenzufuhr zur Walzstraße gesichert, welche die Voraussetzung
für die schnellstmögliche Wiederherstellung der Speicherkapazität
des Ofens nach ihrer teilweisen bzw. vollständigen Inanspruchnahme
infolge Walzstraßenstillstandes ist. Daraus erwächst die Notwen
digkeit, beim Leerfahren des Durchlaufofens die Brammenzufuhr von
den nicht in Walzachse befindlichen Einlaufteilen in das Halteteil
mit dem Walztakt auch im ungünstigsten Fall so zu synchronisieren,
daß durch das Verfahrregime der Fähre in Verbindung mit einer Min
destlänge des Halteteils keine "Zwangspause" zwischen dem Abwalzen
zweier aufeinanderfolgender Brammen auftritt.
Aus dieser Funktionsanforderung ergibt sich die Mindestlänge des
erfindungsgemäß verkürzten Halteteils wie folgt:
- 1. Bestimmung des minimalen Wertes tx nach folgender Beziehung für
alle in der Walzstraße zu realisierenden Stichpläne, welche
bei Auslegung der Gesamtanlage und damit Walzstraße zugrunde
liegen.
min tx = twalz - tVB(für alle Stichpläne) mit
twalz - Walztaktzeit [s] des jeweiligen Stichplans und Anlagen-lay-out
(Walztakt - Zeit von Beginn des Verfahrens der abzuwalzenden Bramme vom Haltepunkt vor Ofenende (Abstand HOS) bis zum Beginn des Verfahrens der nächsten Bramme)tVB - (LB,max + HOS - HAT) / VELmit
LB,max - maximale Brammenlänge [m], die mit der Fähre gerade noch verfahrbar ist
HOS - Abstand Brammenkopf [m] bei Brammen halt vor den Enden der Ofensektionen
HAT - Länge des verkürzten Halteteils [m]
VEL - Einlaufgeschwindigkeit [m/s] der Bramme in die Walzstraße gemäß jeweiligem Stichplan - 2. Bestimmung des Wertes tVF gemäß folgender Beziehung:
(der letzte Term berücksichtigt das Beschleunigen bzw. Bremsen der Brammen beim Verfahren (aufgerundet!) ) tVFB = 2 * tVFQ + (LB,max + HAT) / VRGmax + K * (VRGmax/ARG)mit
tVFQ - Zeit [s] für Querverfahren der Fähre von der Walzachse zum Einlaufteil, aus dem die näch ste Bramme (nicht in Walzachse) zum Abwalzen zu holen ist
K - Vorfaktor, abhängig von HAT (2 für HAT = 0, sonst 4)
VRGmax - maximale Rollgangsgeschwindigkeit [m/s] zum Brammentransport im Durchlaufofen
ARG - effektive Beschleunigung/Verzögerung der Bramme auf Ofenrollgang [m/s**2]
(übrige Variable s. Erläuterungen zu Punkt 1) - 3. Prüfung, ob für den zugrunde gelegten Wert der Länge des ver kürzten Halteteils (HAT) die Relation tx tVFBerfüllt ist. Dann ist die angenommene Länge HAT für das verkürzte Halteteil hinsichtlich der erfindungsgemäß zugrunde gelegten technologischen Forderung zulässig, andernfalls wurde HAT zu klein angenommen. Die minimale zulässige und damit wirtschaftlich ste Länge des verkürzten Halteteils ergibt sich im Falle der Gleichheit von tx und tVFB. Diese Gleichheit kann iterativ ermit telt werden.
Ergibt sich die geforderte Relation auch für die Halteteillänge von
0,0 m, so ist die Ausführung des erfindungsgemäß verkürzten Halte
teils unter den konkreten Auslegungsbedingungen für das Gesamtver
fahren zur Herstellung von Warmbreitband aus dünnen Brammen nicht
erforderlich. Der dann erfindungsgemäß auszuführende Durchlaufofen
besteht nur noch aus den Einlaufteilen und der Fähre, von der die
Brammen direkt in die Walzstraße verfahren. Zu der so ermittelten
Länge des Halteteils kommt noch die Länge des Ofenaustritts hinzu.
Das so bestimmte verkürzte Halteteil des Ofens führt zu
zwei Extremvarianten der Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des
Gesamtverfahrens zur Herstellung von Warmbreitband aus Dünnbrammen:
- a) Bei Beibehaltung der ursprünglichen Gesamtlänge des Durch laufofens ergibt sich eine Verlängerung der Einlaufteile je weils um den Betrag der Verkürzung des Halteteils, welches bei bisher üblichen Ofenauslegungen gleichlang der Fähre ist. Da durch erhöht sich das nur in den Einlaufteilen kontinuierlich verfügbare Speichervermögen des Durchlaufofens, so daß noch län gere Stillstandszeiten als bei einem Durchlaufofen gleicher Ge samtbaulänge mit bisher üblicher Struktur ohne Gießabbruch mög lich werden. Dadurch steigen die Gesamtverfügbarkeit und somit Produktivität der Anlage, und die technologischen Folgekosten von Gießabbrüchen werden verringert. Das Produktionsregime wird durch die Steigerung der Speicherfähigkeit des Ofens insgesamt stabilisiert, was sich wirtschaftlich ebenfalls positiv auswirkt. Allerdings ist bei dieser Nutzungsvariante der Erfindung der Mehraufwand an Investitionen und späteren Betriebskosten infolge der absoluten Verlängerung der Ofensektionen insgesamt zu berück sichtigen.
- b) Grundlage unveränderter Betriebskosten und Investitionskosten für den Durchlaufofen selbst ist die Beibehaltung der ursprüng lichen Summe der Längen der einzelnen Ofensektionen. Daraus er gibt sich aber eine veränderte Ofenstruktur. Der so gestaltete Ofen hat infolge der sich ergebenden Verlängerung der Einlauf teile annähernd dasselbe Speicherverhalten wie der ursprüngli che Ofen mit gleicher Gesamtlänge aller Ofensektionen, ist aber in der Gesamtbaulänge um die Hälfte der Verkürzung des Halte teils gegenüber der Fähre kürzer. Daraus ergibt sich eine kür zere Ofenhalle, so daß sich der Bauaufwand für den Durchlauf ofen insgesamt verringert.
Kriterium, welche erfindungsgemäße Gestaltungsvariante im Entschei
dungsfeld zwischen den beiden Extremvarianten ausgeführt wird,
sind jeweils die konkreten Betriebs- und Investitionskosten gemäß
Anlagenauslegung einschließlich Betriebsregime.
Nachfolgend wird die Anwendung der Erfindung für die Umgestaltung
eines herkömmlichen Durchlaufofens zur Erwärmung der Dünnbrammen
bei der Herstellung von Warmbreitband mit einer zweisträngigen
Dünnbrammengießanlage zu einem Durchlaufofen mit verkürztem Halte
teil näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 die herkömmliche Ausführung des Durchlaufofens,
Fig. 2 einen Durchlaufofen mit verkürztem Halteteil.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten zweisträngigen Durchlauf
öfen bestehen jeweils aus zwei parallel angeordneten Ofensektio
nen 1, in welche die Dünnbrammen 5 nach ihrer Trennung von den
Strängen einlaufen. Diesen Ofensektionen 1, welche auch als Ein
laufteile bezeichnet werden, schließt sich eine im technologischen
Fluß befindliche und quer zur Bewegungsrichtung der Brammen 5 ver
verfahrbare als Fähre bezeichnete Ofensektion 2 an. Entsprechend
den Darstellungen in Fig. 1 und Fig. 2 liegt eine dem Durchlauf
ofen nachgeordnete Walzstraße auf der durch den Strang I der Dünn
brammengießanlage vorgegebenen Bewegungsachse. Ebenfalls auf dieser
Bewegungsachse befindet sich eine weitere Ofensektion 3 als Halte
teil bezeichnet, bzw. Ofensektion 4 als verkürztes Halteteil be
zeichnet, welche in Fig. 1 in herkömmlicher Ausführung und in
Fig. 2 entsprechend der Erfindung in verkürzter Ausführung darge
stellt sind. Diese Ofensektionen schließen jeweils unmittelbar an
die Ofensektion 2 (Fähre) an. Die Ermittlung der Mindestlänge des
verkürzten Halteteils 4 erfolgt unter Berücksichtigung der techno
logischen Forderungen und unter Anwendung der vorstehend dargestell
ten und beschriebenen Beziehungen sowie unter Verwendung der nach
folgenden Angaben zum herkömmlichen Durchlaufofen.
Angaben zum herkömmlichen Ofen:
Gesamtlänge: 220 m
Länge Halteteil 1: 63 m
Haltepunkt Brammenkopf vor Ofenende (HOS): 2 m
längste, noch verfahrbare Bramme 5: 59 m
Länge Fähre 2 und Halteteil 3: 63 m
Verfahrzeit der Fähre zwischen den Strängen: 30 s
maximale Verfahrgeschwindigkeit: 0,75 m/s
effektive Beschleunigung/Verzögerung der Brammen 5 auf Ofenrollgang: 1,0 m/s**2
Gesamtlänge: 220 m
Länge Halteteil 1: 63 m
Haltepunkt Brammenkopf vor Ofenende (HOS): 2 m
längste, noch verfahrbare Bramme 5: 59 m
Länge Fähre 2 und Halteteil 3: 63 m
Verfahrzeit der Fähre zwischen den Strängen: 30 s
maximale Verfahrgeschwindigkeit: 0,75 m/s
effektive Beschleunigung/Verzögerung der Brammen 5 auf Ofenrollgang: 1,0 m/s**2
Umgestaltung des herkömmlichen Ofens:
Das Minimum für den Wert tx wurde bei einem Walztakt von 324 s Dauer bei 153 s gefunden, wobei die Länge des verkürzten Halte teils 4 mit 8 m zugrunde gelegt wurde. Dieser Wert für die Halte teillänge ist erfindungsgemäß zulässig, da der zugehörige Wert tVFB sich zu 152 s ergibt.
Das Minimum für den Wert tx wurde bei einem Walztakt von 324 s Dauer bei 153 s gefunden, wobei die Länge des verkürzten Halte teils 4 mit 8 m zugrunde gelegt wurde. Dieser Wert für die Halte teillänge ist erfindungsgemäß zulässig, da der zugehörige Wert tVFB sich zu 152 s ergibt.
Wegen der bereits relativ geringen Restlänge des verkürzten Halte
teils 4 wurde weiterhin nach Varianten gesucht, auf das Halte
teil 4 ganz zu verzichten. Eine Variante ergab sich im vorliegen
den Anwendungsfall durch Erhöhung der maximalen Verfahrgeschwin
digkeit des Ofenrollgangs um 20% bei gleichzeitiger Verkürzung
der Verfahrzeit der Fähre 2 um etwa 4%.
Mit dieser Endvariante wurde der Entscheidung der Vorrang gege
ben, die ursprüngliche Gesamtlänge aller Ofensektionen aus Grün
den der Investitions- und späteren Betriebskosten beizubehalten,
so daß sich die Gesamtbaulänge des neu gestalteten Durchlaufofens
um etwa 14% verringerte.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1 Einlaufteil
2 Fähre
3 Halteteil
4 Halteteil (verkürzt)
5 Bramme (Dünnbramme)
2 Fähre
3 Halteteil
4 Halteteil (verkürzt)
5 Bramme (Dünnbramme)
Claims (2)
1. Durchlaufofen zum Erwärmen von Dünnbrammen, der aus minde
stens zwei parallelen Ofensektionen (Einlaufteile) besteht,
in welche die Bramme beim Gießen auf mindestens zwei Gieß
strängen nach ihrer Trennung vom Strang jeweils einlaufen,
daran im technologischen Fluß der Brammen angeordnet, minde
stens eine quer zur Bewegung der Brammen durch die Ofensek
tionen verfahrbare Ofensektion (Fähre), um die Brammen erfor
derlichenfalls in die Bewegungsachse der Walzstraße zu verfah
ren und daran im technologischen Fluß der Brammen angeordnet,
eine auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit der nachgeordne
ten Walzstraße befindliche Ofensektion (Halteteil) zur Aufnahme
der Brammen beim Abwalzen in der Walzstraße, gekennzeichnet
dadurch, daß die Länge des verkürzten Halteteils (4) kleiner
als die maximale Länge der mit der Fähre (2) quer zu ihrer Be
wegungsrichtung durch die Ofensektionen verfahrbaren Bramme (5)
ist.
2. Durchlaufofen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das
auf einer gemeinsamen Bewegungsachse mit der nachgeordneten
Walzstraße befindliche verkürzte Halteteil (4) zur Aufnahme der
Brammen (5) beim Abwalzen in der Walzstraße die Länge von 0,0 m
hat, d. h., daß diese Ofensektion nicht vorhanden ist, und der
Durchlaufofen nur aus den Sektionen zum Brammeneinlauf von den
Strängen der Gießanlage sowie der daran anschließenden Sektion
zum Querverfahren der sich in Längsrichtung durch den Ofen bewe
genden Brammen (5) besteht.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19914137547 DE4137547C2 (de) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | Durchlaufofen zum Erwärmen von Dünnbrammen |
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